关于人工智能如何助推教育教学?

关于人工智能如何助推教育教学?,第1张

为了推动教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革,积极有效开展教育教学,经研究,教育部决定在宁夏和北京外国语大学开展人工智能助推教师队伍建设行动试点工作。

北京外国语大学试点工作主要内容有:建设一批智能教室,有效整合新技术手段,建立以学习者为中心的智能教育环境;对教师进行智能教育素养培训,帮助教师把握人工智能技术进展;采集教师教学、科研、管理等方面的信息,形成教师大数据,建立教师数字画像,进行教师大数据挖掘等。

据介绍,教育部启动人工智能助推教师队伍建设行动试点工作,主要有三个方面的原因。

一是深化教师队伍建设改革的需要。今年年初国务院印发的《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》明确提出,教师要主动适应信息化、人工智能等新技术变革,积极有效开展教育教学。

二是推动智能教育的需要。2017年国务院印发《新一代人工智能发展规划》,提出实施智能教育,利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革,开展智能校园建设,建立以学习者为中心的教育环境……教师是教育发展的第一资源,是推动智能教育实施的关键要素,没有教师观念的转变、能力发展、素养提升,很难实现传统教育向智能教育的跨越。

三是实施教育信息化20行动计划的要求。2018年4月,教育部启动教育信息化20行动计划。教育信息化由10向20跨越,人的因素是关键。实施人工智能助推教师队伍建设行动,加快实现教师队伍建设工作与人工智能的融合,将是推进教育信息化20的关键之举。

期待会有一个不一样的教育和教学,也给孩子们带来不一样的学习体验吧。

以上内容来源:人民网

1强化智慧化教学管理监督
建立科学合理、完善健全的智慧化教学管理制度,是推进智慧校园建设的重要方式。当前智慧化教学的一大问题在于教学的信息化不足,很多教师没有充分利用智慧校园提供的智慧环境和技术支持,依旧沿用老一套的教学方法和教学模式。如智慧教室的主要教学工具是电子白板和电子书包,教师可以脱离粉笔与书本的限制,展开新颖而高效的教学,有利于增长学生的见识,强化学生的理解和记忆,拓展学生的思维。
2发挥智慧校园的德育作用
德育作为初中教育的重要内容,应当在智慧校园的建设中受到重视,并与智慧校园协调发展,为学生的健康成长提供助力。结合智慧校园的特性,校方可以积极展开学生德育工作,通过校园广播、电视系统,播放积极向上、有趣生动并具有实际德育意义的歌曲、广告及公益片等,帮助学生塑造基本价值观念。智慧校园应用一卡通使食堂打饭、图书馆借书等活动免去了人工监督,转而通过物联网进行管理。学校和教师应就此对学生进行教育,让学生养成礼让排队、自觉守纪的良好品德。
3以人为本,重视实践
智慧校园建设的目的是给师生带来更人性化的校园环境和更优质的校园服务。因此加强智慧校园建设,需遵照以人为本的理念。例如,门禁卡的作用是帮助建立更安全的校园环境,保证师生进出校园快速、高效。因此,智慧校园的门禁卡系统在保证基础安全性能的同时,应尽可能做到简单快捷,能让师生迅速通过。

器材不同。
现代教室一般都是黑板+桌子凳子就没了,而科学教室用的是投影仪+实验桌等,两者的器材上是不同的。
科技教室,这种教室有时候也称之为智慧教室,各地也都在推广和普及。在这样的教室里面,借助物联网技术,实现各种设备的互联互通,通过云计算技术实现资源共享共用,通过智能交互技术实现自动化教学环境。

物联网的价值不仅仅在于它是一个可传感的网络,而必须是各个行业参与进来进行应用,不同行业,会有不同的应用。很大程度上,这是非常难的一步。目前,对物联网在教育中的研究与应用虽尚处于起步阶段,但笔者认为这一问题的探讨将给教育带来极大的变革。

(1)有利于建立全面和主动的教学管理体系。

在建立教学管理运行体系方面,利用现有物联网的核心技术:RFID技术的支持,有利于完善教学管理的组织系统、评价和考核系统,从而对教学的质量建立保障和监控体系。通过RFID标签和校园智能卡系统的结合,教师可利用物联网系统,对学生的学习情况进行自动的统计。例如:在分组实验教学中,可以对学生的出席和对应的实验器材建立联系,通过RFID系统建立实验室教学管理系统。院校各级教学管理部门也可利用RFID技术,对学生学习情况、到课情况进行分析,从而有利于学生工作部门有针对性地开展思想政治工作。同时还可以对学生在校园的行踪进行监控,设立校园安全控制区域,减少不必要的校园安全事故的发生;建立基于物联网的d性修学模式,利用物联网信息完整和可追述的特征,学生可以根据本人的兴趣特长,随时修改或完成某一课程的学习,随时选择某一心仪教师的教学,在需要考试时,随时连接到试题库系统并完成考试过程,从而真正实现学分制;建立双向的教学评价和考核系统,有利于实现学生和教师同行对每一次教学的实时评价,根据此评价,学生和教师双方都可以调整教学进度,改善学生的学习效果,提高教师的教学效率。

(2)有利于构建完全交互与智能的教研环境。

利用传感网络,可实现教学环境的实时信息反馈。目前,多数高校已经实施多媒体教学设施进课堂,利用物联网,可对课堂教学设备实现智能控制。例如:在教学楼里安装上万个传感器并用IPV6网络进行连接,可根据教室光线强弱自动调节教室光源和投影机的流明度;也可根据教室环境温湿度,通过红外感应设备自动控制教室空气的更换率;更可利用物联网识别技术,建立教师和对应授课教室的关联授权,智能控制教学仪器的使用等。这种方式的应用,已在部分研究机构中得以实现。

例如:在北京,西门子总部里面所有的灯光都是通过物联网智能控制的,员工在进入办公室后头顶上的灯自动打开,离开位置后头顶上的光源则自动关闭。如果外面的阳光太过强烈,窗帘则自动拉下,各个光源都是通过传感设备连接到电脑上,由电脑进行 *** 控。与此同时,笔者也认为,利用物联网构建的智能教学环境的应用应远不止于此。利用物联网信息完整与可靠传输特性,可实现教学环境的真正交互。例如:物联网的介入可以为实验教学提供一个安全的、共享的、智能化的实验教学环境。在教师的授课过程中,随时可以控制远在实验室中的教学仪器,通过网络视频设备,将实验过程与结果实时的显示在课堂教学中,学生也可实时控制远程设备,自行得到正确的实验结果。改变现行多媒体教学中,实验过程模拟化,实验效果非直观的弊病。

通过将大型科研设备纳入物联网,可有效改变目前教研资源不平衡问题,经过授权后的研究者可以在全球范围内控制该设备,科研过程数据也可以被实时采集并以适当的方式提供,最终实现教学科研的数字化、网络化与智能化。此方面的先例有TAMU和MIT近期实施的CSAIL计划,该计划是利用一群实验室机器人与嵌入在盆栽植物中的传感器的通信。机器人和传感器之间的交流可以允许每棵植物要求额外的水分和养分,并进行实时存储。成熟的西红柿被识别之后,机器人能准确地从植物上摘除。TAMU的研究人员可以利用MIT在物联网领域的研究优势,直接获取该研究成果数据。

此外,利用嵌入了传感芯片的教学设施,不但能够像多媒体设施一样,对教学中的结构化信息进行处理,也可对常规多媒体设施所不能处理的非结构化信息,诸如学生的思维、体会、情感、意志等进行整合,从而真正实现教学环境的智能和交互。

(3)有利于重构创新和开放的教学模式。

基于物联网教学环境下的教学模式相比于以往的各种教学模式,具有更加开放和创新的特征。可以依托物联网强大的物质和信息资源优势来建立基于物联网的科学探究模式。在该模式中,学习者可以最大限度地利用物联网资源,并在发掘物联网信息的同时促进高级思维能力的发展。例如:在虚拟社区的学习交互模型中,基于物联网的模式要比给予互联网的模式更能激发出学习者的深层思考,并产生交互。该模式更能引导学习者在每次知识建构、剖析、探讨和问题解决户进行反思、总结和提炼有价值的内容,并在物联网上与其他学习者共享。

同时,将先进的物联网技术与现代教学理念相结合,运用到科学教学活动中,也能够对协作和协同教学模式起到很好的支撑作用。传统的协作和协同教学模式标志着开放系统中大量亚系统之间相互作用的,整体的,集体的或合作的效应,能够很好地解决教学过程中的/导)学0关系。比较著名的有密歇根大学的跨学科协同教学模式。而基于物联网的跨学科协同教学模式,则可以很好地克服原有模式中的障碍。同时它的海量数据与多视角处理特征,也能够进一步激发学生主动进行只是融合的欲望,发展整合和协调多学科的能力。

(4)有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力。

物联网能为学习者的常规学习、课后学习、区域合作学习提供支撑环境,拓展学习空间,有利于学习者的自主学习和满足个性化学习需要。学习者可以通过物联网,探究任何感兴趣的问题并及时地得到解决。例如:中国电信的全球眼技术,其实就是远程监控的物联网应用。与传感系统相结合,学习者就可以利用它完成诸如材料学、气象学、生物学等集成应用领域内的多种科学探究。同时,物联网的感知特性,也能够使教育者对学习者的学习过程进行有效管理。

成系列ZL包括ZL1、ZL2、ZL3、ZL4、ZL5、ZL6和ZL7。ZL1是一款无人机系统,它是一种可自动飞行的无人机,可在原有的高度和速度上进行飞行,也可以调整飞行高度和速度,集成传感器和视觉模块,能够实现自动控制、定位和感知等功能,可以实现高精度航线规划、航点检查、精准定位和智能控制等。ZL2是一款海上无人机系统,它具有良好的航行稳定性,可以实现自动控制、定位和感知等功能,可以实现海洋环境的快速监测和跟踪,以及可携带货物的货运服务。ZL3是一款火箭发射系统,它可以实现火箭的控制、定位、发射和控制等功能,可以实现发射多种不同类型的火箭,以及进行高精度的发射优化和定位控制。ZL4是一款固定翼无人机系统,它具有高度的稳定性和高精度的控制能力,可以实现自动控制、定位和感知等功能,可以实现高精度航线规划、航点检查、精准定位和智能控制等。ZL5是一款高空无人机系统,可以实现自动控制、定位和感知等功能,可以在高空进行高精度的航线规划和飞行控制,也可以实现大范围的环境监测。ZL6是一款多旋翼无人机系统,可以实现自动控制、定位和感知等功能,可以实现高精度的航线规划、航点检查、精准定位和智能控制等。ZL7是一款网络无人机系统,可以实现自动控制、定位和感知等功能,可以实现大范围的环境监测和监控,可以搭建跨越多个无人机的网络。

智慧教室基于物联网技术,那就可以搭建成一个物联网应用场景,既可以用于学生进行创新实验研究,也方便教师开展科学研究。可以通过智慧教室里面的人员考勤系统来判断教室内是否有人员,如果教室内无人,则教室内所有系统处于关闭状态;反之,则处于工作状态。
智慧教室主要包括以下九个系统:
1、教学系统
教学系统由内置电子白板功能的触控投影机一体机、功放、音箱、无线麦克、拾音器、问答器和配套控制软件构成。使用内置电子白板功能的触控投影机代替传统的黑板教学,实现无尘教学,保护师生的健康,可在投影画面上可以 *** 作电脑,在每个桌位上配置问答器,实现师生交互式课堂教学。
2、LED显示系统
LED显示系统由LED面板拼接而成,安装在教室黑板顶部,用于显示正在上课的课程名称、专业班级、任课教师、到课率、和教室内各传感器采集的环境数据(室内温湿度、光照度、二氧化碳浓度等)。
3、人员考勤系统
人员考勤系统由RFID考勤机、考勤卡和配套控制软件构成。在教室前后门各安装一个RFID考勤机,采用RFID标签(校园一卡通)对学生进行考勤统计,对进入教室的人员进行身份识别,对合法用户进行考勤统计,对非法用户进行告警。同时可通过WiFi无线覆盖,在远程对考勤情况的监控,统计以及存档打印等。
4、资产管理系统
资产管理系统由特高频RFID读卡器、纸质标签、抗金属标签和配套控制软件构成。
在教室前后门各安装一个特高频读卡器,对教室内的实验仪器、设备等资产(贴有RFID标签,标签上存储有设备的详细信息)进行出入教室的监控与管理,对未授权用户把教室内资产带出教室进行告警,方便设备管理人员对教室设备的统一管理。
5、灯光控制系统
灯光控制系统由灯光控制器、光照传感器、人体传感器、窗帘控制系统和配套控制软件构成。首先通过人体传感器来判断教室内对应位置是否有人,此位置无人,则灯光控制系统及窗帘控制系统处于关闭状态;反之,处于工作状态。
6、空调控制系统
空调控制系统由中央空调电源控制器、温湿度传感器和配套控制软件构成。通过温湿度传感器监测室内温度,通过分析数据,根据软件预设值,当室内温湿度高于最高门限值时自动开启空调。当室内温湿度低于最底门限值时自动关闭空调,实现室内温湿度的自动控制。
7、门窗监视系统
门窗监视系统由窗户门磁模块及配套软件组成。窗户门磁模块用于检测门和窗户的开关状态,并将状态信息及时上传至服务器。同时设置敏感时段,实施对窗户的自动监视和报警。
8、通风换气系统
通风换气系统由抽风机、CO2传感器和配套监控软件构成。通过CO2传感器监测室内的CO2浓度,通过分析数据,根据软件预设值,当室内CO2浓度高于软件门限值时自动开启抽风机来进行换气,通过补充室外空气来降低室内CO2的浓度。
9、视频监控系统
视频监控系统由WiFi无线摄像头和配套监控软件构成。视频监控可为安防系统、资产出入库、人员出入情况提供查询依据。在教室前后门口各安装一个WiFi无线摄像头监控人员出入和资产的出入库情况,在教室内安装一个WiFi无线摄像头监控教室内部实时情况,所采集的影像经由远端射频单元传送至终端管理电脑,提供实时的监控数据。

传统教室所支撑的课堂形态越来越不能适应当前教学所需,于是智慧教室出现了。智慧教室,作为一种典型的智慧学习环境,是在物联网、云计算、大数据等新兴信息技术推动下而诞生的,是学校信息化发展到一定阶段的内在诉求。由于智慧教室建设标准不一,存在着硬件环境构建复杂、软件系统使用繁琐、各个设备之间兼容性差、故障率高、教学策略支撑力度不够等问题,致使很多智慧教室并未发挥出“智慧”的本意,造成了老师教学“不爱用”、学生上课“不专心”的情况。个人了解,国内知名厂商锐捷公司,除了解决师生互动以及管理问题的云课堂外,还包括高品质的视音频交互系统,解决课堂录制问题的多档录播系统,解决教室环境管控问题的智能中控和物联网系统,以及相配套的集中管理平台,提供整体的软硬件建设解决方案


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